Thèse soutenue

Mise en oeuvre, intégration flexible et compréhension du système Li-air pour intégration au sein d'une carte à puce ou d'un wearable
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Auteur / Autrice : Claire Deilhes
Direction : Philippe Azaïs
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
Date : Soutenance le 12/06/2020
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Orphée Cugat
Examinateurs / Examinatrices : Christophe Lethien
Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Djenizian, Nathalie Job

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Cette étude porte sur l'intégration d’une pile primaire Lithium-air dans une carte à puce afin d'augmenter la densité énergétique disponible. Le but final est de permettre des fonctions multiples et des niveaux de sécurité plus élevés pour les paiements. La densité énergétique espérée est d'environ 1000 Wh.l-1.Dans ce cadre, nous avons travaillé à partir d’un électrolyte aprotique dissolvant et stockant l’oxygène grâce à un de ces composants : la perfluorodécaline. Par conséquent, le point triple (gaz, liquide, solide) qui est standard dans le Li-air n'existe plus et la réaction à l’électrode positive ne nécessite qu'un point double (liquide/solide). Nous avons identifié des dégradations des composants de la cellule et étudié les mécanismes associés. Cela nous a permis de déterminer une nouvelle formulation de l’électrolyte améliorant les performances de la cellule. De plus, l’électrode qui est le lieu de réduction de l’oxygène a été optimisée au niveau de sa composition et du catalyseur de réaction. Pour cela nous avons réalisé un travail sur le dépôt de ce dernier ainsi que sur la composition du support d’électrode. Grâce à ces travaux le système développé atteint une capacité de 5,2 mAh.cm-2 sous oxygène pur, supérieur à l’objectif fixé en début de thèse.Enfin, dans l’objectif d’inclure un prototype fonctionnel de pile dans une carte, plusieurs matériaux de membranes ont été caractérisés pour leurs compétences de perméation d’oxygène ainsi que de blocage des autres éléments toxiques pour la pile. Par la suite, l’assemblage de chacun des éléments a été réalisé pour obtenir des cellules respirantes.Tout ce travail a permis l’intégration d’une cellule lithium-air à sachet souple fonctionnelle dans une carte à puce.